Ученые Российской академии наук создали сенсор из графена и полимера, способный мгновенно определять состав выдыхаемого человеком воздуха. По информации пресс-службы Российского научного фонда, прибор обнаруживает маркеры, указывающие на сахарный диабет, сердечную недостаточность и другие хронические заболевания.
Анализ выдоха — это неинвазивный диагностический метод, применяемый в медицине для оценки функции легких, выявления ряда заболеваний, отслеживания воспалительных процессов и биохимических изменений в организме. Ранее большинство медицинских датчиков фиксировали лишь физические параметры дыхания — частоту вдохов и выдохов, пульс, насыщение кислородом и кровяное давление.
Однако в выдыхаемом воздухе содержатся и химические маркеры, по которым можно судить о внутренних нарушениях. Исследователи из Института физики полупроводников (ИФП) имени А. Ржанова СО РАН (Новосибирск) и Объединенного института высоких температур РАН (Москва) создали сенсор на основе графена и полимера, способный с высокой точностью определять химический состав выдоха.
«Например, при диабете и при некоторых сердечных заболеваниях в выдыхаемом воздухе повышается концентрация ацетона, а при проблемах с почками возрастает уровень аммиака», — отметили авторы. При этом существующие устройства для анализа выдоха часто лишены необходимой чувствительности, сложны в использовании и доступны преимущественно в клиниках. Поэтому создание новых сверхчувствительных сенсоров является особенно важной задачей», — подчеркнула руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, ведущий научный сотрудник лаборатории физики и технологии трехмерных наноструктур ИФП имени А. Ржанова СО РАН Ирина Антонова.
Небольшое медицинское устройство, разработанное российскими специалистами, выполнено в виде тонкой пленки, напечатанной на обычной офисной бумаге.
Сенсор позволяет оценивать состояние пациентов с нарушениями работы сердца, повышенным уровнем глюкозы в крови, астмой и другими заболеваниями, а также определять, требует ли человек медицинской консультации. Его можно прикрепить к телу или к медицинской маске и применять в лечебных учреждениях, например, для непрерывного контроля дыхания во время операций.
«Устройство выдает спектр выдыхаемого воздуха, в котором видны пики ацетона, воды и, возможно, этилена. Высокая чувствительность сенсора даёт возможность отслеживать даже простое повышение уровня глюкозы после еды, фиксируя время, за которое организм возвращается к исходным низким значениям», — рассказала Антонова.
Аспирант ИФП СО РАН, один из создателей сенсора, Ярослав Растяпин©.